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      淺談視頻分析技術(shù)在智能變電站程序化控制中應(yīng)用

      2019-10-21 08:33:58楊連營(yíng)劉輝江玉榮汪霄祥吳文兵姚暉
      科學(xué)大眾 2019年4期
      關(guān)鍵詞:圖像識(shí)別

      楊連營(yíng) 劉輝 江玉榮 汪霄祥 吳文兵 姚暉

      摘 ? 要:程序化控制遠(yuǎn)程操作已提出多年,但是,由于設(shè)備操作到位的可靠性得不到保障,一直沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性推廣。隨著傳感器和視頻感知識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用,為程序化控制解決了遠(yuǎn)程操作第二源確認(rèn)復(fù)核的問題。文章提出依靠人工智能圖像識(shí)別技術(shù)自動(dòng)分合識(shí)別的方案,將其融合到程序化控制遠(yuǎn)程操作的執(zhí)行步驟中,實(shí)現(xiàn)高效、可靠的順序化遠(yuǎn)程隔離刀閘分合操作,將傳統(tǒng)的人工刀閘作業(yè)向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變,助力于故障處理的快速隔離,提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

      關(guān)鍵詞:程序化控制;遠(yuǎn)程操作;圖像識(shí)別

      1 ? ? 智能變電站程序化控制相關(guān)簡(jiǎn)介

      智能變電站程序化控制是指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別和智能判斷技術(shù),將繁瑣、重復(fù)、易誤操作的傳統(tǒng)人工倒閘操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮黜?xiàng)目軟件預(yù)制、操作任務(wù)模塊式搭建、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動(dòng)、操作過程自動(dòng)順序執(zhí)行的自動(dòng)模式。實(shí)際上,變電站遠(yuǎn)程倒閘操作技術(shù)已出現(xiàn)多年[1-2],但由于設(shè)備安全得不到保障,無(wú)法判斷刀閘合分是否準(zhǔn)確到位,未能滿足《電力安全生產(chǎn)規(guī)程》中“無(wú)法看到實(shí)際位置時(shí),應(yīng)有兩個(gè)及以上的指示,且所有指示均已同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化,才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位”的要求,而未獲實(shí)質(zhì)性推廣。

      傳感器技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)在設(shè)備分類和狀態(tài)判別方面的應(yīng)用[3-4],推動(dòng)了程序化控制技術(shù)的應(yīng)用。本文通過研究圖像視頻識(shí)別技術(shù),研究基于圖像識(shí)別的一種分合識(shí)別判斷方法,為遠(yuǎn)程程序化控制設(shè)備分合操作到位情況提供雙確認(rèn)方法,滿足安全操作要求。

      2 ? ?方案設(shè)計(jì)

      2.1 ?系統(tǒng)功能架構(gòu)

      首先,接收視頻分析確認(rèn)單元發(fā)來(lái)的操作票,匹配平臺(tái)存儲(chǔ)的操作票,實(shí)時(shí)狀態(tài)展示在監(jiān)控平臺(tái)上,再根據(jù)傳上來(lái)的遙控選擇或遙控操作命令去切換視頻面面,同時(shí),顯示遙控操作的視頻分析結(jié)果,如圖1所示。

      功能分解:(1)通過軟件接口對(duì)接解析規(guī)約,將操作票信息通過通讀協(xié)議傳輸至視頻監(jiān)控平臺(tái)。(2)將傳輸來(lái)的順控操作系統(tǒng)選擇或遙控操作傳輸至視頻監(jiān)控平臺(tái)。(3)當(dāng)傳來(lái)遙控操作命令時(shí),讀取設(shè)備點(diǎn)號(hào),配對(duì)設(shè)備對(duì)應(yīng)攝像頭,通過攝像機(jī)抓取視頻圖像并調(diào)取視頻分析服務(wù)器,調(diào)用算法分析識(shí)別設(shè)備狀態(tài),并將識(shí)別結(jié)果通過隔離裝置返回至順控操作單元后臺(tái)服務(wù)器。同時(shí),將分析結(jié)果上傳至視頻監(jiān)控平臺(tái)。(4)在站端視頻分析確認(rèn)單元,通過視頻算法識(shí)別順控操作中的設(shè)備狀態(tài),將分析結(jié)果返回給順控操作單元,為順控操作提供一種非同源確認(rèn)信號(hào),實(shí)現(xiàn)了順控操作雙確認(rèn)功能。

      2.2 ?雙確認(rèn)流程

      圖像識(shí)別結(jié)果作為刀閘分合輔助判據(jù),不需要對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行停電處理,減少人員現(xiàn)場(chǎng)再次確認(rèn),可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視,提高設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)管。順控操作單元與智能設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互采用DISA協(xié)議實(shí)現(xiàn),具體流程如圖2所示。

      3 ? ?視頻技術(shù)應(yīng)用與分析

      斷路器翻字牌、開關(guān)刀閘等一次設(shè)備可通過視頻識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,并將識(shí)別結(jié)果通過隔離裝置發(fā)送給順控操作系統(tǒng)主機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,完成視頻確認(rèn)功能。

      3.1 ?斷路器視頻分析

      斷路器視頻分析對(duì)象是翻字牌,通過攝像頭獲得操作機(jī)構(gòu)翻字牌的圖像,抓拍圖片時(shí)確保能完整清晰地看到翻字牌文字信息。首先,定位到翻字牌的最小區(qū)域;其次,分析翻字牌圖像的顏色與內(nèi)容;最后,根據(jù)翻字牌是綠底白面的“分”字還是紅底白面的“合”字進(jìn)行分析。如為前者則判斷狀態(tài)為“分”,如為后者則判斷狀態(tài)為“合”,結(jié)果保存圖片和返回值到指令,具體如圖3所示。

      3.2 ?隔離刀閘視頻分析

      隔離刀閘視頻分析方法根據(jù)刀閘臂兩邊的絕緣子來(lái)框定分析區(qū)域,進(jìn)而獲得刀閘臂的狀態(tài),兩個(gè)絕緣子間的刀閘臂的長(zhǎng)度如果組成一根直線則判斷刀閘現(xiàn)在的狀態(tài)為連通,即為“合”,如圖4所示待分析“合”狀態(tài),如果絕緣子間沒有刀閘臂組成的直線則判斷刀閘狀態(tài)為斷開,即為“分”,分析過程如圖4所示。

      4 ? ?結(jié)語(yǔ)

      程序化控制是變電運(yùn)行傳統(tǒng)操作方式的重要變革,它的實(shí)施可以提升操作效率和安全性,減少停電事件,提高了電網(wǎng)可靠性。高清視頻可作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)判別的手段維護(hù)性好,安裝、改造實(shí)施部署方便,且一般不會(huì)發(fā)生由于視頻攝像機(jī)自身?yè)p壞導(dǎo)致一次設(shè)備停電檢修,增加額外的運(yùn)維成本和運(yùn)維工作量的事件,推廣性強(qiáng)。下一步繼續(xù)完善各類程序化控制的一次設(shè)備判斷識(shí)別算法,同時(shí),進(jìn)一步提高分合識(shí)別準(zhǔn)確性,進(jìn)一步減少遠(yuǎn)程復(fù)核工作量。

      [參考文獻(xiàn)]

      [1]樊陳,倪益民,竇仁暉,等.智能變電站順序控制功能模塊化設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012(17):67-71.

      [2]吳錦源,梁國(guó)坤.順序控制在變電站倒閘操作中的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009(3):46-48.

      [3]蔣樹強(qiáng),閔巍慶,王樹徽.面向智能交互的圖像識(shí)別技術(shù)綜述與展望[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2016(1):113-122.

      [4]徐波,吳昊,劉朝欣.基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖像的變電站機(jī)器人應(yīng)用[J].高電壓技術(shù),2018(zk):41-43.

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